新能源技術(shù)背景下的公共設(shè)施創(chuàng)新設(shè)計(jì)探析

錢(qián)　峰　（鹽城工學(xué)院設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院　224051）徐雪梅　（鹽城市文峰中學(xué)　　　224051）

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新能源技術(shù)背景下的公共設(shè)施創(chuàng)新設(shè)計(jì)探析

錢(qián)峰（鹽城工學(xué)院設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院224051）
徐雪梅（鹽城市文峰中學(xué)224051）

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源危機(jī)問(wèn)題越來(lái)越困擾著人們的生存環(huán)境，許多國(guó)家紛紛從不同的角度提出研究解決問(wèn)題的對(duì)策。公共設(shè)施作為城市公共空間交流的載體，在人們的生活中扮演著角色，通過(guò)對(duì)新能源技術(shù)的梳理，著重從太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、能源轉(zhuǎn)換等方面分析新能源技術(shù)在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中運(yùn)用，旨在探討公共設(shè)施設(shè)計(jì)的綠色之路。

關(guān)鍵詞：新能源；公共設(shè)施；創(chuàng)新設(shè)計(jì)

本文為鹽城市社科聯(lián)課題《新能源背景下的鹽城城市公共設(shè)施設(shè)計(jì)研究》結(jié)題成果之一。項(xiàng)目編號(hào)：15skyyC25

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的推進(jìn)，越來(lái)越多的大型、特大型城市的不斷的涌現(xiàn)，人們?cè)趧?chuàng)造“現(xiàn)代化”的生活方式和生活環(huán)境的同時(shí)，越來(lái)越感覺(jué)到生存環(huán)境的壓力。2014年世界衛(wèi)生組織公布全球空氣質(zhì)量最差的十個(gè)城市排名，而中國(guó)竟然占到七席，這是個(gè)多么讓人觸目驚心的數(shù)字！一味的城市化進(jìn)程的擴(kuò)張，一定程度上是拉動(dòng)了GDP的高速增長(zhǎng)，從90年代開(kāi)始我國(guó)就步入經(jīng)濟(jì)發(fā)展的快車(chē)道，但我們也清晰的意識(shí)到，在這些數(shù)字增長(zhǎng)的背后是以“兩高”產(chǎn)業(yè)為代價(jià)，以能源的過(guò)度開(kāi)發(fā)和利用為前提，許多城市不再以“煤炭之城”“鋼鐵之城”“造紙之城”等等為榮。從國(guó)內(nèi)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)來(lái)看，2009年起，中國(guó)從一個(gè)煤炭出口國(guó)家一躍轉(zhuǎn)變?yōu)槊禾窟M(jìn)口大國(guó)，到2012年，中國(guó)煤炭的進(jìn)口量躍居世界第一位，天然氣也需要大量進(jìn)口。國(guó)家能源委員會(huì)主任張國(guó)寶在2014年高峰論壇中指出：“中國(guó)己經(jīng)成為世界上第一大能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)?！蹦茉磫?wèn)題已經(jīng)成為全人類(lèi)共同面對(duì)迫切要解決的難題，成為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展道路上的絆腳石。在全球的視角下，能源問(wèn)題成為國(guó)際關(guān)注的焦點(diǎn)，慶幸的是各個(gè)國(guó)家紛紛積極探索和發(fā)現(xiàn)代替能源的發(fā)展之路。

一、新能源的界定及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

新能源的定義在世界不同的國(guó)家有不同的解釋?zhuān)且粋€(gè)廣義的概念，“新”能源是相對(duì)于“常規(guī)”能源而言，泛指常規(guī)能源（石油、天然氣、煤炭）以外的各種能源。早在1978年聯(lián)合國(guó)大會(huì)中就對(duì)形能源這樣解釋的：“新能源和可再生能源共包括14種能源：太陽(yáng)能、地?zé)崮堋L(fēng)能、潮汐能、海水溫差能、波浪能、木柴、木炭、泥炭、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、畜力、油頁(yè)巖、焦油砂及水能1。1981年聯(lián)合國(guó)新能源和可再生能源會(huì)議在肯尼迪召開(kāi)，會(huì)上通過(guò)了《促進(jìn)新能源和可再生能源的發(fā)展與利用的內(nèi)羅畢行動(dòng)綱領(lǐng)》2，這是對(duì)新能源和可再生能源開(kāi)發(fā)和發(fā)展的一次宣言：“以新技術(shù)和新材料為基礎(chǔ)，使傳統(tǒng)的可再生能源得到現(xiàn)代化的開(kāi)發(fā)與利用，用取之不盡、周而復(fù)始的可再生能源來(lái)不斷取代資源有限、對(duì)環(huán)境有污染的化石能源。3”

我國(guó)對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)和利用較早就啟動(dòng)了，早在“六五”期間已列入攻關(guān)計(jì)劃，但限于當(dāng)時(shí)技術(shù)和條件的客觀(guān)原因，開(kāi)發(fā)的進(jìn)度相對(duì)較慢，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大的差距。1995年《1996-2010新能源和可再生能源發(fā)展綱要》的出臺(tái)，為我們國(guó)家的新能源發(fā)展指明了方向，對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和形成，起到極大的促進(jìn)作用（如圖1）。2005年《中華人民共和國(guó)可再生能源法》的頒布并實(shí)施，進(jìn)一步擴(kuò)大了對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)和保護(hù)。到2012年從世界并網(wǎng)風(fēng)電的國(guó)家來(lái)看，中國(guó)超過(guò)美國(guó)，躍居世界第一位。太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)同樣蓬勃發(fā)展，在太陽(yáng)能熱水器開(kāi)發(fā)和利用領(lǐng)域，我國(guó)也居于首位。從整體發(fā)展質(zhì)量來(lái)看，我國(guó)的新能源產(chǎn)業(yè)與世界發(fā)達(dá)的國(guó)家西班牙、德國(guó)、丹麥、芬蘭等相比，依然存在較大的差距。

二、公共設(shè)施設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)

公共設(shè)施也被稱(chēng)之為“城市家具”（urban furniture），在不同的國(guó)家的翻譯方面存在一定的差距。現(xiàn)代城市公共設(shè)施是伴隨著城市發(fā)展需求出現(xiàn)而出現(xiàn)的一種城市公共產(chǎn)品，是城市設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，是城市文明的隱性體現(xiàn)。奧地利建筑師羅布?克里爾（Rob Krier）認(rèn)為：“城市公共設(shè)施是指城市內(nèi)開(kāi)放的用于室外活動(dòng)的、人們可以感知的設(shè)施，它具有幾何特征和美學(xué)質(zhì)量，包括公共的、辦公共的供內(nèi)部使用的設(shè)施。4”

在現(xiàn)代城市的規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，公共設(shè)施在城市公共空間的作用尤為重要。如何構(gòu)建科學(xué)、合理、系統(tǒng)的公共設(shè)施設(shè)計(jì)的新模式，如何使設(shè)施產(chǎn)品與城市環(huán)境和諧共生，這些都是我們迫切需要思考的問(wèn)題。在環(huán)保主題的倡導(dǎo)下，低碳節(jié)能、再生循環(huán)、能源技術(shù)、零污染等設(shè)施設(shè)計(jì)新觀(guān)念不斷涌現(xiàn)并成為一種公眾認(rèn)可的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。環(huán)保時(shí)代的到來(lái)促進(jìn)了設(shè)施設(shè)計(jì)觀(guān)念的進(jìn)一步解放和表現(xiàn)技術(shù)的優(yōu)化，綠色設(shè)計(jì)、可持續(xù)性設(shè)計(jì)、適度設(shè)計(jì)等融合諸多邊緣學(xué)科的可持續(xù)性設(shè)施層出不窮。

隨著人們對(duì)新能源技術(shù)的研究不斷的向縱深方向深化，新能源技術(shù)應(yīng)用范圍領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大。在設(shè)計(jì)理念不斷更新的今天，技術(shù)的介入尤為突顯，而新技術(shù)的進(jìn)步也為公共設(shè)施帶來(lái)了新契機(jī)。

三、新能源技術(shù)在公共設(shè)施設(shè)計(jì)中的具體體現(xiàn)

（一）太陽(yáng)能

太陽(yáng)能是大家最為熟悉的新能源之一，簡(jiǎn)而言之，就是利用太陽(yáng)能量來(lái)進(jìn)行光電和光熱的轉(zhuǎn)換，從而滿(mǎn)足人們對(duì)能源的需求。我們平時(shí)所熟知的太陽(yáng)能包括廣義和狹義兩層意思，從廣義上來(lái)看，風(fēng)能、水能、化學(xué)能都屬于太陽(yáng)能范疇，而狹義的太陽(yáng)能也就是指太陽(yáng)能光電和光熱的轉(zhuǎn)化。

太陽(yáng)能是最為代表性的綠色能源，無(wú)毒、無(wú)害、不產(chǎn)生污染，并且取之不盡、用之不竭，太陽(yáng)能發(fā)電被譽(yù)為最理想的能源。太陽(yáng)能以其自身的低碳和可持續(xù)性，越來(lái)越多的國(guó)家紛紛投入到對(duì)太陽(yáng)能的研究和開(kāi)發(fā)之中。太陽(yáng)能技術(shù)在城市公共設(shè)施領(lǐng)域的運(yùn)用在許多國(guó)家已經(jīng)開(kāi)展和推廣，相對(duì)技術(shù)較為成熟的國(guó)家有丹麥、芬蘭、瑞典、美國(guó)、德國(guó)、意大利等國(guó)家，如圖2為紐約的布萊恩公園（Bryant Park），坐落在繁華的都市曼哈頓市中心，可謂是鬧市中的綠洲。在游客的休息公共座椅區(qū)域放置一些太陽(yáng)能手機(jī)充電樁 City Charge，外形似圓形茶幾，頂部為圓形的太陽(yáng)能電池板，位于茶幾桌面的支撐柱外接6根手機(jī)充電接口，極大地方便了游客在旅行途中手機(jī)沒(méi)電應(yīng)急所需。如圖3為美國(guó)舊金山市的太陽(yáng)能公交站臺(tái)，站臺(tái)由Lundberg Design建筑設(shè)計(jì)工作室設(shè)計(jì)，并與美國(guó)戶(hù)外廣告公司Clear Channel達(dá)成協(xié)議共同建設(shè)。站臺(tái)頂棚深顏色的太陽(yáng)能薄膜，既可以起到遮陽(yáng)的作用，又提升了對(duì)太陽(yáng)能的利用率。不僅供給照明、公共信息顯示和Wi-Fi無(wú)線(xiàn)路由器，同時(shí)多余的電量又被輸送的城市的國(guó)家電網(wǎng)。

（二）風(fēng)能

風(fēng)是空氣的自然流動(dòng)而形成的大自然的現(xiàn)象之一，而這種流動(dòng)的現(xiàn)象正是風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。早在20世紀(jì)70年代，對(duì)風(fēng)能的開(kāi)發(fā)就逐漸被不少的國(guó)家所重視，并隨著科技的不斷進(jìn)步，人們對(duì)風(fēng)能的研究也越發(fā)高漲，據(jù)世界能源組織預(yù)測(cè)風(fēng)能有望成為21世紀(jì)大規(guī)模開(kāi)發(fā)的一種可再生清潔能源。

風(fēng)能與其他可再生資源相比有其自身的諸多優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，第一，它不受市場(chǎng)變化波動(dòng)的過(guò)多影響，不受能源枯竭的影響；第二，在風(fēng)能的開(kāi)發(fā)之中，不會(huì)對(duì)環(huán)境在成破壞，同時(shí)不會(huì)釋放其他有害的物質(zhì)，真正做到、綠色、清潔和環(huán)保；第三，風(fēng)能的潛力巨大，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到2020年，未來(lái)風(fēng)能開(kāi)發(fā)將會(huì)占到全球發(fā)電量的12％。早在2012年兩會(huì)期間，國(guó)家能源部門(mén)的負(fù)責(zé)人就明確給出，中國(guó)的太陽(yáng)能和風(fēng)能的開(kāi)發(fā)已居于世界第一位。雖然我國(guó)目前的總體能源開(kāi)發(fā)總量占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但開(kāi)發(fā)的水平層次不夠高，開(kāi)發(fā)利用相對(duì)比較單一，而且風(fēng)能產(chǎn)品開(kāi)發(fā)有待進(jìn)一步加強(qiáng)。在世界許多國(guó)家風(fēng)能的開(kāi)發(fā)已經(jīng)普遍用于諸多領(lǐng)域和行業(yè)，同樣在公共設(shè)施之中也有諸多成功的案例。圖4為一款由英國(guó)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)公共藝術(shù)作品，雕塑位于墨西哥河畔，整體高度為14米。整體外形宛若一朵盛開(kāi)的花朵。雕塑采鏤空鍍鋅板制作而成，花瓣中間內(nèi)置LED燈，花瓣的底部配有小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在微風(fēng)的帶動(dòng)下，白天發(fā)電儲(chǔ)備電能，夜晚金屬之花在LED燈的照耀下發(fā)射出耀眼的光彩，點(diǎn)亮威尼斯的夜空，不失為一款經(jīng)典的公共設(shè)施設(shè)計(jì)作品。

圖5為一款哥倫比亞海濱地區(qū)公共照明系統(tǒng)“FLOW”，整體設(shè)計(jì)以竹子為主要材料，結(jié)合其小型風(fēng)電機(jī)和LED點(diǎn)光源。設(shè)計(jì)師基于低碳環(huán)保的理念出發(fā)，就地取材采用天然的竹子材料，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)厣袩o(wú)地下電纜鋪設(shè)的現(xiàn)狀，巧妙的采用竹子材料做成燈架，竹子燈架采用螺旋狀整齊排列，竹管的一個(gè)端口可以讓風(fēng)推動(dòng)這旋轉(zhuǎn)從而發(fā)電，供給給竹竿末端的LED光源，在整體旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，可以讓LED光源形成一個(gè)燈柱，充分發(fā)揮其照明功能。使海濱增添了幾分生活的氣息，使夜晚的海邊增添一道亮麗的風(fēng)景線(xiàn)。

（三）潮汐能

潮汐能是近幾年來(lái)發(fā)達(dá)國(guó)家熱衷于研究的新能源領(lǐng)域，潮汐能是因?yàn)榈厍颉?yáng)—月球之間的引力差的不同，而形成的海水周期性、規(guī)律性的自然現(xiàn)象，也就是我們平時(shí)所見(jiàn)的潮起潮落的自然現(xiàn)象。眾所周知，地球表面被70％的海水所占據(jù)著，龐大的海洋面積給潮汐能的開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了天然的條件。潮汐漲落的動(dòng)能和勢(shì)能可以說(shuō)是取之不盡、用之不竭的動(dòng)力資源，人們稱(chēng)之為“藍(lán)色的煤?！?。從能源利用的角度而言，潮汐能就是利用勢(shì)能轉(zhuǎn)化機(jī)械能，再通過(guò)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。潮汐能的利用主要集中在潮差較大的淺海、海灣和河口地區(qū)。我國(guó)有著漫長(zhǎng)的海岸線(xiàn)，河口眾多，部分地區(qū)潮差較大，這些為我國(guó)利用和開(kāi)發(fā)潮汐能創(chuàng)造了有利條件。但我國(guó)的潮汐能的利用和開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有的得到普及，落后于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家。利用潮汐能來(lái)發(fā)電是目前世界各個(gè)國(guó)家利用潮汐能的最基本方式。潮汐發(fā)電，就是利用海水漲落及其所造成的水位差來(lái)推動(dòng)水輪機(jī)，再有水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電，其發(fā)電的原理和水利發(fā)電差別不大，不過(guò)，一般的水流方向是單向的，而潮汐發(fā)電則不同5。從能量轉(zhuǎn)化的角度，朝夕能是發(fā)動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再有機(jī)械能通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。

人們對(duì)潮汐能研究和開(kāi)發(fā)的一直沒(méi)有停止過(guò)，特別是公共設(shè)計(jì)的領(lǐng)域。圖6為美國(guó)紐約的建筑師加伯和諾維洛設(shè)計(jì)的概念設(shè)計(jì)作品“船塢港灣”，該作品為美國(guó)新一代設(shè)計(jì)競(jìng)賽的比賽方案，雖然之中沒(méi)有獲得最終大獎(jiǎng)，但是被《大都會(huì)》雜志刊登出來(lái)，引起了諸多的關(guān)注，它的視角就是關(guān)注對(duì)能源問(wèn)題的思考。此設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是它延長(zhǎng)了紐約的海岸線(xiàn)的長(zhǎng)度，顛覆了傳統(tǒng)船塢的建設(shè)方式，以工業(yè)設(shè)計(jì)的模塊化的理念為前提，對(duì)碼頭船塢的設(shè)計(jì)形式提出了新的思考。二是基于新能源的背景，以潮汐能為切入點(diǎn)，在設(shè)施的垂直底部裝配有三個(gè)渦輪發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)利用海水的潮汐流轉(zhuǎn)化為電能，從而把電能儲(chǔ)存起來(lái)，以供給LED的夜間照明，最終形成獨(dú)立的“入塢系統(tǒng)”。圖7為素有“外星人發(fā)電機(jī)”之稱(chēng)的濱海公共設(shè)計(jì)，整體造型夸張大膽，帶有濃烈的科幻色彩。其基本的設(shè)計(jì)原理就是利用海水流動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能，不僅供給與之相連的海上浮標(biāo)，惠及和造福海邊的漁民，同時(shí)也可以將多余的電量供給陸地使用。另外，整個(gè)設(shè)施會(huì)隨著海水潮汐的變化為隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，階梯狀的支撐柱可以供人們登上支撐臺(tái)頂，形成美妙的觀(guān)景平臺(tái)，龐大的“翅膀”遮擋了強(qiáng)烈的日光照射，讓人們繁忙之余感受愜意的海岸風(fēng)光。

（四）能源轉(zhuǎn)換

前面我們所提到的都是公共設(shè)施中的新能源的利用和開(kāi)發(fā)，而作為公共設(shè)施的創(chuàng)新設(shè)計(jì)不僅僅限于新能源開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，同時(shí)也包含一些對(duì)新能量轉(zhuǎn)換方式的利用，如機(jī)械能的再次利用，動(dòng)能的二次開(kāi)發(fā)等等。圖8為城市休閑健身公共設(shè)施的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中充分意識(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)換的重要性，著眼于城市公共設(shè)施中最為常見(jiàn)的踏步機(jī)，在使用這一設(shè)施產(chǎn)品時(shí)，為了達(dá)到鍛煉的目的腳會(huì)踩著踏板前后擺動(dòng)，模擬走路的動(dòng)作，形成自然的擺幅，而設(shè)計(jì)師就是利用這一現(xiàn)象，將踏步機(jī)和發(fā)電機(jī)巧妙的結(jié)合，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電能供給設(shè)施頂部的燈光系統(tǒng)進(jìn)行照明，而公共座椅兩側(cè)同樣裝有機(jī)械扶手，當(dāng)用戶(hù)坐在其上，前后推送機(jī)械扶手運(yùn)動(dòng)，同樣也可以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，補(bǔ)給座椅頂部的燈光照明。另外，座椅及踏步機(jī)的燈柱之上設(shè)有LED顯示屏，實(shí)時(shí)反饋給運(yùn)動(dòng)者你的運(yùn)動(dòng)貢獻(xiàn)了多少電量，讓用戶(hù)在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生豐富的交互體驗(yàn)。圖9是Ian Jaye Jovvan Popovic & Patrick Houin設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為GE公司設(shè)計(jì)的自發(fā)電交通設(shè)施系統(tǒng)，此設(shè)計(jì)包括交通信號(hào)燈、道路景觀(guān)燈和電子眼為一體，其設(shè)施供給的基本能源來(lái)源于壓電技術(shù)，設(shè)計(jì)師著眼于十字路口是人流和車(chē)輛最為集中的地方，利用行人和車(chē)輛通過(guò)路口時(shí)形成的壓力震動(dòng)，壓力震動(dòng)傳輸?shù)铰房诘酌驿佋O(shè)的橡膠層，橡膠層再將壓力傳送到壓電晶體層，從而產(chǎn)生源源不斷的能源補(bǔ)給，將產(chǎn)生的電量一方面供給電子眼和信號(hào)燈，另一方面可以滿(mǎn)足LED路燈夜間照明，最大限度的開(kāi)發(fā)和利用能源。

四、結(jié)語(yǔ)

新能源的開(kāi)發(fā)和利用被逐漸的應(yīng)用到更多的領(lǐng)域，人們對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)也正在想著更廣和更深的層面進(jìn)行思考。能源的危機(jī)引發(fā)人們不僅是對(duì)能源本身的思考，而更多是觸及到人類(lèi)的自身生存和社會(huì)層面的反思。新能源公共設(shè)施產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)僅僅是一個(gè)開(kāi)始，我相信不久的將來(lái)人們會(huì)對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)拓展到更廣闊的領(lǐng)域，這也是人類(lèi)所面臨的共同命題。

注釋?zhuān)?/p>

1.黃寰.21世紀(jì)：新能源的世紀(jì)[J].資源與人居環(huán)境，2006（05）：22-24.

2.徐波.中國(guó)可再生能源發(fā)展的政策激勵(lì)研究[D].西北大學(xué)，2008.

3.魏曉莎.利益集團(tuán)在美國(guó)新能源政策制定中的作用[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2013（01）：30-35.

4.熊澤.成都地鐵站公共設(shè)施設(shè)計(jì)的地域性研究[D].西南交通大學(xué)，2011.

5.張斌.潮汐能發(fā)電技術(shù)與前景[J].科技資訊，2014（09）：3-4.

錢(qián)峰，講師，碩士，鹽城工學(xué)院設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)系主任，研究方向產(chǎn)品設(shè)計(jì)及理論研究。

徐雪梅，高級(jí)教師，鹽城市文峰中學(xué)，研究方向英語(yǔ)教學(xué)及研究。

作者簡(jiǎn)介：